KIST confirma os fatores que causam degradação interna do ânodo da bateria totalmente em estado sólido

Hon Ji Jeong, “Demonstrando a possibilidade de operação estável em baixa pressão de todas as baterias de estado sólido.”

Uma equipe de pesquisa local confirmou o mecanismo pelo qual ocorre a degradação dentro do ânodo de uma bateria totalmente de estado sólido e demonstrou a possibilidade de operação estável de uma bateria totalmente de estado sólido em um ambiente de baixo estresse.

O Instituto Coreano de Ciência e Tecnologia (KIST) anunciou no dia 12 que a equipe do Dr. Honki Jeong no Centro de Pesquisa de Armazenamento de Energia identificou fatores de degradação que causam rápida redução de capacidade e vida útil quando uma bateria totalmente de estado sólido é operada sob pressão semelhante ao de uma bateria de íon de lítio.

Uma bateria totalmente de estado sólido é uma bateria na qual o eletrólito que transporta íons entre o ânodo e o cátodo é completamente substituído por um eletrólito sólido. Por ser feita de um material sólido e incombustível, não há risco de incêndio ou explosão e é resistente a mudanças de temperatura e choques externos, por isso é chamada de “bateria dos sonhos”.

No entanto, todas as baterias de estado sólido estão sujeitas a cargas e descargas frequentes e, à medida que o volume do ânodo e do cátodo muda, ocorre “degradação da interface”, onde a interface onde o eletrólito encontra o eletrólito sólido é absorvida, então esse fenômeno teve que ser ser evitado mantendo uma alta pressão com o dispositivo.

A pesquisa existente considerou a curta vida útil das baterias totalmente de estado sólido como a única perda causada pela interconexão e não avaliou claramente o motivo em um ambiente operacional de baixo estresse.

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Os pesquisadores produziram uma bateria de estado sólido totalmente metálica usando um eletrólito sólido à base de sulfeto em um ambiente de baixa pressão de 0,3 MPa, semelhante ao de uma bateria de íon-lítio do tipo metálico, e carregaram e descarregaram 50 vezes. . .

Como resultado, foi confirmado que a degradação ocorre em um ambiente de baixa pressão devido a rachaduras no material do ânodo e mudanças irreversíveis de fase do ânodo. Quando ocorre uma mudança irreversível de fase do ânodo, a estrutura do ânodo entra em colapso, ocorre uma diminuição severa na capacitância e ocorre instabilidade térmica.

Além disso, os investigadores explicaram que depois de substituir o lítio no ânodo por um isótopo (6Li), usaram “espectrometria de massa de iões secundários em voo” para confirmar o mecanismo pelo qual o consumo de lítio no ânodo afeta a redução total das células. capacidade.

Segundo os pesquisadores, durante o processo repetido de carga e descarga, o enxofre, um produto da decomposição do eletrólito sólido, penetrou nas rachaduras do material anódico e formou sulfeto de lítio, um subproduto não condutor. Isso esgota os íons de lítio ativos e promove a mudança de fase do ânodo, reduzindo a capacidade de toda a bateria de estado sólido.

Os pesquisadores avaliaram que os resultados deste estudo serviram como evidência para resolver o problema da redução da vida útil das baterias de estado sólido em comparação com as baterias de íon-lítio em ambientes operacionais de baixo estresse.

“Para comercializar totalmente as baterias de estado sólido, é necessário desenvolver novos materiais anódicos e catódicos que possam ser operados em um ambiente não pressurizado ou de baixa pressão, em vez do atual ambiente pressurizado”, disse o Dr. “Se aplicado a este campo, será muito benéfico, pois as instalações existentes de fabricação de baterias de íons de lítio poderão ser utilizadas”, disse ele.

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Os resultados desta pesquisa foram publicados como artigo de capa na revista acadêmica internacional “Advanced Energy Materials” no dia 27 do mês passado.

Olá repórter de chá Kim Jin Hee |

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